Nieuws

PHA's voor de massa's

Arjen Dijkgraaf |
Duurzaamheid & Energie, Katalyse, Materialen & Coatings, Organische chemie

Voor het eerst kun je in het lab een kwaliteit poly-3-hydroxybutyraat synthetiseren die kwalitatief vergelijkbaar is met een bacterieel product. Daarmee komt grootschalige toepassing van deze afbreekbare kunststof een stuk dichterbij, claimen onderzoekers van Colorado State University in Nature Communications.

Als grondstof gebruiken Xiaoyan Tang en Eugene Chen daarbij barnsteenzuur. Als (homogene) katalysator dient een yttriumverbinding.

Dat poly-3-hydroxybutyraat (P3HB) behoort tot de polyhydroxyalkanoaten (PHA). Bepaalde bacteriën maken deze kunststoffen aan als reservevoedsel, en er lopen al een tijd projecten om met behulp van die bacteriën P3HB te maken uit organisch restafval.

Vergeleken met petrochemische installaties zijn zulke opzetjes tot nu toe érg kleinschalig. Maar zonder bacteriën lukte het tot nu toe niet. Op zich kun je P3HB prima bereiden door ringopeningspolymerisatie van β-butyrolacton. Het probleem zit echter in de stereochemie. Van β-butyrolacton bestaan twee spiegelbeelden maar de kunststof is alleen praktisch bruikbaar als de ketens isotactisch zijn, dus met alle zijgroepen aan dezelfde kant. Dat houdt in dat je er maar één van beide spiegelbeelden in mag verwerken. Bovendien moeten de ketens voldoende lang zijn. Voor bacteriële enzymcen is dat een routineklus maar bij organische bereiding van β-butyrolacton is het heel lastig om niet op een mengsel van beide spiegelbeelden uit te komen. Voor alternatieve bouwstenen geldt hetzelfde.

Bij de oplossing van Tang en Chen maakt dat niet uit. Ook zij werken met ringopening maar als bouwsteen gebruiken ze geen monomeer maar een dimeer: een cyclisch diolide (DL, een achtring) dat je vrij eenvoudig kunt bereiden uit dimethylsuccinaat. Dat laatste is weer een afgeleide van barnsteenzuur, een verbinding die onder meer door DSM-dochter Reverdia in industriële hoeveelheden wordt geproduceerd uit plantensuikers.

Ook dat DL is in de praktijk een mengsel van twee spiegelbeelden. Maar voor de katalysator, een combinatie van yttrium en zogeheten salen-liganden, geldt dat ook. En elk van die katalysatorspiegelbeelden blijkt selectief één van beide DL-spiegelbeelden uit de oplossing te vissen en daar een vrijwel perfect isotactische keten van te maken.

Je krijgt dus een mengsel van isotactische P3HB-ketens die ook weer elkaars spiegelbeeld zijn, terwijl bacterieel P3HB maar één van beide spiegelbeelden bevat. Maar voor de kristalvorming en de mechanische eigenschappen lijkt dat geen verschil te maken.

Gebruik je maar één spiegelbeeld van de katalysator, dan krijg je ook maar één P3HB-spiegelbeeld. Maar dan wordt de helft van je DL niet omgezet.

bron: Colorado State University

 

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven